高楼变频恒压供水系统设计

高楼变频恒压供水系统设计

摘要：本文介绍了一种适用于对现代高楼进行供水的变频恒压供水装置的设计与实现。本文首先根据现场供水环境的需求进行供水系统的硬件部分进行规划，硬件部分主要涉及：管网、水泵、传感器、变频器、PLC的选型等。因此本文所设计的一个变频器和PLC联合组成的供水系统，以一小区中的10层建筑为对象逐步表明怎么实现恒压供水。

关键词：恒压供水；PLC；变频器

第1章绪论 2

1.1 引言 2

1.2 本课题产生的背景及意义 3

1.3 主要工作 6

第2章高楼变频恒压供水系统综述 7

2.1 水泵选择 7

2.2 水泵搭配电机的选型 8

2.3 供水系统的能耗分析 8

第3章高楼变频恒压供水系统硬件设计 11

3.1 系统参照对象 11

3.2 系统的硬件结构组成 11

3.3主电路及控制电路 13

3.3 PLC的选择 14

3.4 PLC简介 16

3.5 变频器的选择 19

3.6 变频器的分类 22

第4章高楼变频恒压供水系统软件设计 24

4.1 变频器参数设置 24

4.2 控制要求 25

4.3 梯形图程序的编写 26

总结 27

致谢 28

参考文献 29

毕业设计附录目录 30

一、绪论

1.1 引言

水生命之源，人类的生存发展都需要水，农村有自用井水，只要一个简单的电动水泵就能实现家庭的供水，而城市乡镇的供水就没那么简单了，城镇的供水基本都是靠供水站的电动机带动离心水泵进行供水，供水站供产生压力促使供水管网中的自来水流动，而后将自来水供给各个用户。但是供水站在供水时因环境的不同每个用户所需的供水水压也不一样，这样就会造成供水时不必要的能量消耗，且供水站所供的水并不能满足各个用户所需，所以需要小区自己再建造一个二次供水系统来提高供水效率，确保供水站到达的水，能成功的按业主需要送达。

时代在进展，人类在进步，人们聚集地方从当初的村落发展成城市，居住生活的房屋也从瓦房小平房渐渐聚集变成一幢幢的高楼大厦，高层建筑是现代大都市的形象，也是满足人们生活居住所需的产物。

一幢幢高楼在大地上耸立，随之带来的是要为高楼健全其基础生活设施，而供水设施是此中的重中之重，供水设施的性能标准：稳定性、安全可靠性、及经济成本直接的影响的业主的生活。而随着楼层的高度增加对供水的质量和可靠性要求也随之不断的变大，所以利用现代的自动化技术设计出一个能有质量、高性能、能适用不同环境的恒压供水系统是现实的必然趋势。

现在的高层建筑已经很普遍了，已然这已成为衡量现代化发展的一种标志了，所以它的改变也让供水的要求变得比之前更为严格规范。供水的水压是否稳定是衡量高楼供水的重要标准，因为供水水压的稳定对人们生活体验十分重要，平时做饭、洗衣之类的水压不稳定就已经很糟糕了。然而在不同时间段的实际用水情况也不一样化，这些极容易造成用水与供水之间不可避免的矛盾，这主要体现在高楼供水的水压方面，用水量大水压低时用户不够用，用水少水压高时又会造成浪费，并且会对水管也不利容易造成伤害。而如果是发生了紧急火灾时那就是生命安全的大事了，那时的水压要求必须跟上，不然供水水压不够造成不能灭火的情况，造成严重的生命财产损失就无力回天了。所以这些存在的情况要考虑全面。

1.2本课题产生的背景及意义

都市高层建筑用水情况与小城镇中普通住宅用水情况相比，最大的特征就是生活用水不均匀，业主们用水的时间都集中在一些特定的时间段上，这个时间段一般都是在每日三餐，特别是早上用水集中程度醉高，早晨这个时间段那么特别，是因为人们在这个时间段中需要洗漱又要进行早餐的制作，所以用水量最大且集中，一天的用水量大约有20%---35%都在这时间段上，而用水集中在45分钟内。　

生活在都市的人生活压力大，且为居住生活用户所付出的资金也多，所以对都市小区公共服务设施的要求也是极为的严格。如对小区供水的要求：需要一天24小时，不论何时，业主打开水龙头都要保证有水，且确保供水的水压要恒定，尤其是用水集中段上，确保业主都能用上稳定的水。　　

现在都市的高层建筑供水的方式多数选择采用二次加压的方法，以此满足居住在高层的业主生活用水。二次加压一句建筑物的高度，选择分区供水的方法：高区、底区、中区。低区使用供水站提供的压力就能供应低区业主生活用水需求了，二次加压用来供应而中区、高区的业主生活用水。

二次供水设施是都市高层小区必备的公共设施，主要由水泵机组、蓄水池以及用户供水管网等。

二次供水是都市现在高楼供水的惟一方式，所以二次供水设施设计的好坏，直接关系到业主生活，二次供水设施没设计好久没有好的水质，水压不够供水的安全度也不高，业主所交的资金没能得到相应的回报，将引起许多不好的结果。是以，二次供水必须高度重视。

二次供水中出现的问题：高层建筑在供水过程中，常常常会碰到以下问题，这些问题直接影响高层建筑的正常供水。　

因为供水站的供水压力不足以直接供应到居住在高层业主使用，所以要进过二次加压，二次加压有这样一个工作流程，供水站的网管接入一个蓄水池，供水站管网的自来水存储在蓄水池了，高层业主需要生活用水都是经过二次供水设施加压从蓄水池汲取的。所以，小区里的高层业主的生活用水都来自于蓄水池。而许多都市小区因为二次供水设施的保养经费太大，往往使二次供水设施不能得到定时的保养，一些二次供水设施的蓄水池里充满着枯枝败叶、生活垃圾、甚至是动物的尸体。根据国家相关规定，生活饮用水蓄水池要求有：供生活饮用水使用的二次供水设施特别关注蓄水池每年至少需要全面清洗2次，并且每过一段时间就需要更换生活饮用水水质消毒剂。但是现在许多都市市小区却因为保养经费昂贵，每年对小区二次供水设施的清洗不到1次，甚至多年都不清洗。生活饮用水的安全问题令人堪忧。

本课题计划是使用PL和变频器对小区高层用水进行恒压供水，通过设计熟悉PLC、变频器的工作原理及加强编程熟练度。对供水装置进行控制系统的电路设计及硬件布置设计。系统的控制设备先用S7-200系列中的CPU222，变频器选用西门子泵类专用变频器MM430。进行控制程序的设计，编程采用梯形图编程。控制单元中PLC负责主电路的控制，变频器进行PID控制。最后，对整个二次供水系统完成调试，并得出总结。

参考文献

1．PID控制器参数整定与实现/黄友锐，曲立国；科学出版社，2010-1-1

2.电气控制与PLC技术/向晓汉；人民邮电出版社，2012.9

3.PLC应用技术与实践/向晓汉；电子工业出版社，2014.12

4.MM430变频器使用手册/西门子公司